14.07.202327.05.2017

Fazer uma fonte de alimentação com as próprias mãos faz sentido não apenas para um radioamador entusiasta. Uma fonte de alimentação (PSU) caseira criará comodidade e economizará uma quantia considerável também nos seguintes casos:

Para alimentar uma ferramenta elétrica de baixa tensão, a fim de economizar os recursos de uma bateria cara (bateria);
Para a eletrificação de locais especialmente perigosos quanto ao grau de choque elétrico: caves, garagens, galpões, etc. Quando alimentado por corrente alternada, seu grande valor na fiação de baixa tensão pode interferir em eletrodomésticos e eletrônicos;
Em design e criatividade para corte preciso, seguro e sem desperdício de espuma plástica, espuma de borracha, plásticos de baixo ponto de fusão com nicromo aquecido;
No projeto de iluminação, o uso de fontes de alimentação especiais prolongará a vida útil da faixa de LED e obterá efeitos de iluminação estáveis. O fornecimento de energia para iluminadores subaquáticos, etc. a partir de uma fonte de alimentação doméstica é geralmente inaceitável;
Para carregar telefones, smartphones, tablets e laptops longe de fontes de energia estáveis;
Para eletroacupuntura;
E muitos outros objetivos que não estão diretamente relacionados à eletrônica.

Simplificações permitidas

As fontes de alimentação profissionais são projetadas para alimentar cargas de qualquer tipo, incl. reativo. Entre os possíveis consumidores estão equipamentos de precisão. A tensão definida da pró-PSU deve ser mantida com a mais alta precisão por um tempo indefinidamente longo, e seu projeto, proteção e automação devem permitir a operação por pessoal não qualificado em condições adversas, por exemplo. biólogos para alimentar seus instrumentos em uma estufa ou em uma expedição.

Uma fonte de alimentação de laboratório amador está livre dessas restrições e, portanto, pode ser significativamente simplificada, mantendo indicadores de qualidade suficientes para seu próprio uso. Além disso, através de melhorias também simples, é possível obter a partir dele uma fonte de alimentação para fins especiais. O que nós vamos fazer agora.

Abreviações

Curto-circuito - curto-circuito.
XX - inativo, ou seja, desconexão repentina da carga (consumidor) ou interrupção do seu circuito.
KSN - coeficiente de estabilização de tensão. É igual à razão entre a variação da tensão de entrada (em% ou vezes) e a mesma tensão de saída com consumo de corrente constante. Por exemplo. a tensão da rede caiu "totalmente", de 245 para 185V. Em relação à norma de 220V, será de 27%. Se o PSV da PSU for 100, a tensão de saída mudará em 0,27%, o que em seu valor de 12V dará um desvio de 0,033V. Mais do que aceitável para prática amadora.
PPN é uma fonte de tensão primária não estabilizada. Pode ser um transformador em ferro com retificador ou um inversor de tensão de rede pulsada (IIN).
IIN - operam em frequência aumentada (8-100 kHz), o que permite a utilização de transformadores compactos leves em ferrite com enrolamentos de várias a várias dezenas de voltas, mas apresentam desvantagens, veja abaixo.
RE - o elemento regulador do estabilizador de tensão (SN). Mantém o valor de saída especificado.
ION é uma fonte de tensão de referência. Define seu valor de referência, segundo o qual, juntamente com os sinais de feedback do SO, o dispositivo de controle da unidade de controle afeta o RE.
CNN - estabilizador de tensão contínua; simplesmente "analógico".
ISN - estabilizador de tensão de comutação.
UPS - fonte de alimentação comutada.

Observação: tanto a CNN quanto a ISN podem funcionar tanto a partir de uma fonte de alimentação de frequência com um transformador em ferro, quanto a partir de IIN.

Sobre fontes de alimentação de computador

Os UPSs são compactos e econômicos. E na despensa, muitos têm uma fonte de alimentação de um computador antigo, obsoleto, mas bastante funcional. Então é possível adaptar uma fonte de alimentação chaveada de um computador para fins amadores/de trabalho? Infelizmente, um UPS de computador é um dispositivo altamente especializado e as possibilidades de sua utilização na vida cotidiana/no trabalho são muito limitadas:

É aconselhável que um amador comum use um UPS convertido de um computador, talvez apenas para alimentar uma ferramenta elétrica; veja abaixo para saber mais sobre isso. O segundo caso é se um amador estiver consertando um PC e/ou criando circuitos lógicos. Mas aí ele já sabe adaptar a fonte de alimentação do computador para isso:

Carregar os canais principais + 5V e + 12V (fios vermelho e amarelo) com espirais de nicromo para 10-15% da carga nominal;
Fio verde de partida suave (com um botão de baixa tensão no painel frontal da unidade de sistema) pc em curto com comum, ou seja, em qualquer um dos fios pretos;
Ligar/desligar para produzir mecanicamente, uma chave seletora no painel traseiro da PSU;
Com uma "sala de serviço" de E / S mecânica (ferro), ou seja, a fonte de alimentação USB independente de +5V também será desligada.

Para negócios!

Devido às deficiências do UPS, além de sua complexidade fundamental e de circuitos, consideraremos apenas alguns deles, mas simples e úteis, e falaremos sobre o método de reparo do IIN. A parte principal do material é dedicada a SNN e PSN com transformadores de frequência industriais. Eles permitem que uma pessoa que acabou de pegar um ferro de soldar construa uma fonte de alimentação de altíssima qualidade. E tendo na fazenda será mais fácil dominar a técnica “mais fina”.

IPN

Vejamos primeiro o PPI. Deixaremos os de impulso com mais detalhes até a seção de reparos, mas eles têm algo em comum com os de “ferro”: um transformador de potência, um retificador e um filtro supressor de ondulação. Juntos, eles podem ser implementados de diversas maneiras de acordo com a finalidade da PSU.

Pos. 1 na Fig. 1 - retificador de meia onda (1P). A queda de tensão no diodo é a menor, aprox. 2B. Mas a ondulação da tensão retificada está com frequência de 50 Hz e está “rasgada”, ou seja, com intervalos entre os pulsos, portanto o capacitor do filtro de ondulação Cf deve ser 4-6 vezes maior do que em outros circuitos. A utilização de um transformador de potência Tr em termos de potência é de 50%, pois apenas 1 meia onda é endireitada. Pela mesma razão, ocorre uma distorção do fluxo magnético no circuito magnético Tr e a rede o “vê” não como uma carga ativa, mas como uma indutância. Portanto, retificadores 1P são utilizados apenas para baixa potência e onde é impossível fazer de outra forma, por exemplo. em IIN para geradores de bloqueio e com diodo amortecedor, veja abaixo.

Observação: por que 2V, e não 0,7V, no qual a junção pn abre no silício? A razão é através da corrente, que é discutida abaixo.

Pos. 2 - 2 meias ondas com ponto médio (2PS). As perdas do diodo são as mesmas de antes. caso. A ondulação é contínua de 100 Hz, então SF é o menor possível. Usar Tr - 100% Desvantagem - dobrar o consumo de cobre no enrolamento secundário. Numa época em que eram feitos retificadores em lâmpadas kenotron, isso não importava, mas agora é decisivo. Portanto, 2PS é usado em retificadores de baixa tensão, principalmente em frequências aumentadas com diodos Schottky em UPS, mas 2PS não tem limitações fundamentais de potência.

Pos. 3 - ponte de 2 meias ondas, 14h. Perdas em diodos - duplicaram em comparação com a pos. 1 e 2. O resto é igual ao 2PS, mas quase metade do cobre é necessário para o secundário. Quase - porque várias voltas precisam ser enroladas para compensar as perdas em um par de diodos "extras". O circuito mais comum para tensão de 12V.

Pos. 3 - bipolar. A “ponte” é representada condicionalmente, como é habitual nos diagramas de circuitos (acostume-se!), e é girada 90 graus no sentido anti-horário, mas na verdade é um par de 2PS ligados em polaridades diferentes, como pode ser visto claramente abaixo na Fig. 6. Consumo de cobre como em 2PS, perdas de diodo como em 2PM, o restante como em ambos. É construído principalmente para alimentar dispositivos analógicos que requerem simetria de tensão: Hi-Fi UMZCH, DAC/ADC, etc.

Pos. 4 - bipolar segundo esquema de duplicação paralela. Dá, sem medidas adicionais, aumento da simetria de tensão, porque. a assimetria do enrolamento secundário é excluída. Usando Tr 100%, ondulação de 100 Hz, mas rasgada, então SF precisa do dobro da capacidade. As perdas nos diodos são de aproximadamente 2,7 V devido à troca mútua de correntes passantes, veja abaixo, e em potências superiores a 15-20 W elas aumentam acentuadamente. Eles são construídos principalmente como auxiliares de baixa potência para alimentação independente de amplificadores operacionais (amplificadores operacionais) e outros de baixa potência, mas exigentes na qualidade da alimentação de nós analógicos.

Como escolher um transformador?

Em um UPS, todo o circuito está mais frequentemente claramente vinculado ao tamanho (mais precisamente, ao volume e à área da seção transversal Sc) do transformador/transformadores, uma vez que a utilização de processos finos em ferrita permite simplificar o circuito com maior confiabilidade. Aqui, “de alguma forma do seu jeito” se resume ao cumprimento estrito das recomendações do desenvolvedor.

O transformador à base de ferro é selecionado levando-se em consideração as características do CNN, ou é consistente com elas no cálculo. A queda de tensão no RE Ure não deve ser inferior a 3 V, caso contrário, o KSN cairá drasticamente. Com um aumento no Ure, o KSN aumenta um pouco, mas a potência dissipada do RE cresce muito mais rápido. Portanto, Ure leva 4-6 V. A isso adicionamos 2 (4) V de perdas nos diodos e a queda de tensão no enrolamento secundário Tr U2; para uma faixa de potência de 30-100 W e tensões de 12-60 V, consideramos 2,5V. U2 ocorre principalmente não na resistência ôhmica do enrolamento (geralmente é insignificante para transformadores potentes), mas devido a perdas devido à remagnetização do núcleo e à criação de um campo parasita. Simplesmente, parte da energia da rede, “bombeada” pelo enrolamento primário para o circuito magnético, escapa para o espaço mundial, que leva em consideração o valor de U2.

Então, contamos, por exemplo, para uma ponte retificadora, 4 + 4 + 2,5 \u003d 10,5V em excesso. Nós o adicionamos à tensão de saída necessária da PSU; seja 12V e divida por 1,414, obtemos 22,5 / 1,414 \u003d 15,9 ou 16V, esta será a menor tensão permitida do enrolamento secundário. Se Tr for de fábrica, utilizamos 18V da faixa padrão.

Agora entra em ação a corrente secundária, que, obviamente, é igual à corrente máxima de carga. Precisamos de 3A; multiplique por 18V, será 54W. Obtivemos a potência total Tr, Pg, e encontraremos o passaporte P dividindo Pg pela eficiência Tr η, dependendo de Pg:

até 10W, η = 0,6.
10-20 W, η = 0,7.
20-40 W, η = 0,75.
40-60 W, η = 0,8.
60-80 W, η = 0,85.
80-120 W, η = 0,9.
de 120 W, η = 0,95.

No nosso caso será P = 54 / 0,8 = 67,5W, mas não existe esse valor típico, então temos que pegar 80W. Para obter 12Vx3A = 36W na saída. Locomotiva a vapor e só. É hora de aprender a contar e dar corda aos "transes" sozinho. Além disso, na URSS foram desenvolvidos métodos de cálculo de transformadores em ferro, que permitiam extrair 600W do núcleo sem perda de confiabilidade, que, quando calculado de acordo com livros de referência de rádio amador, é capaz de produzir apenas 250W. "Iron Trance" não é tão estúpido quanto parece.

SNN

A tensão retificada precisa ser estabilizada e, na maioria das vezes, regulada. Se a carga for mais potente que 30-40 W, também é necessária proteção contra curto-circuito, caso contrário, um mau funcionamento da PSU pode causar falha na rede. Tudo isso junto forma o SNN.

suporte simples

É melhor para um iniciante não entrar em altas potências imediatamente, mas fazer uma CNN simples e altamente estável para 12V para teste de acordo com o circuito da Fig. 2. Pode então ser usado como fonte de tensão de referência (seu valor exato é definido como R5), para verificação de instrumentos ou como CNN ION de alta qualidade. A corrente de carga máxima deste circuito é de apenas 40mA, mas o KSN no GT403 antediluviano e no mesmo K140UD1 antigo é superior a 1000, e ao substituir VT1 por silício de média potência e DA1 em qualquer um dos amplificadores operacionais modernos, ele irá exceder 2.000 e até 2.500. A corrente de carga também aumentará para 150 -200 mA, o que já é bom para os negócios.

0-30

O próximo passo é uma fonte de alimentação regulada por tensão. O anterior foi feito de acordo com o chamado. circuito de comparação compensatório, mas é difícil convertê-lo em uma corrente grande. Faremos uma nova CNN baseada em um seguidor de emissor (EF), no qual RE e CU são combinados em apenas 1 transistor. KSN será lançado em torno de 80-150, mas isso é suficiente para um amador. Mas a CNN no EP permite obter uma corrente de saída de até 10A ou mais sem nenhum truque especial, quanto Tr dará e suportará o RE.

Um diagrama de uma fonte de alimentação simples para 0-30V é mostrado na pos. 1 Fig. 3. PPN para ele é um transformador pronto do tipo TPP ou TS para 40-60 W com enrolamento secundário para 2x24V. Retificador tipo 2PS em diodos de 3-5A ou mais (KD202, KD213, D242, etc.). O VT1 é instalado em um radiador com área de 50 m2. cm; o antigo do processador do PC é muito adequado. Nessas condições, esta CNN não tem medo de curto-circuito, apenas VT1 e Tr aquecerão, portanto, um fusível de 0,5A no circuito do enrolamento primário Tr é suficiente para proteção.

Pos. A Figura 2 mostra como é conveniente para uma CNN amadora usar uma fonte de alimentação elétrica: existe um circuito de alimentação para 5A com ajuste de 12 a 36 V. Esta fonte de alimentação pode fornecer 10A para a carga se houver Tr em 400W 36V. Sua primeira característica - o CNN K142EN8 integrado (de preferência com índice B) atua em um papel incomum de UU: aos seus próprios 12V na saída, todos os 24V são adicionados, parcial ou totalmente, a tensão do ION para R1, R2, VD5, VD6. As capacitâncias C2 e C3 evitam a excitação no RF DA1, operando em modo incomum.

O próximo ponto é o dispositivo de proteção (UZ) contra curto-circuito em R3, VT2, R4. Se a queda de tensão em R4 exceder aproximadamente 0,7V, o VT2 abrirá, fechará o circuito base VT1 a um fio comum, fechará e desconectará a carga da tensão. R3 é necessário para que a corrente extra não desabilite DA1 quando o ultrassom for acionado. Não é necessário aumentar seu valor nominal, pois. quando o ultrassom é acionado, o VT1 deve estar travado com segurança.

E a última é o aparente excesso de capacitância do capacitor do filtro de saída C4. Neste caso, é seguro, porque. a corrente máxima do coletor VT1 de 25A garante sua carga quando ligado. Mas, por outro lado, esta CNN pode fornecer corrente de até 30A à carga dentro de 50-70 ms, portanto, esta fonte de alimentação simples é adequada para alimentar ferramentas elétricas de baixa tensão: sua corrente de partida não excede este valor. Basta fazer (pelo menos em plexiglass) uma sapata de contato com um cabo, colocar no calcanhar da alça, deixar o “akumych” descansar e economizar o recurso antes de sair.

Sobre resfriamento

Digamos que neste circuito a saída seja de 12V com no máximo 5A. Esta é apenas a potência média de um quebra-cabeças, mas, ao contrário de uma furadeira ou chave de fenda, leva o tempo todo. Cerca de 45 V são mantidos em C1, ou seja, no RE VT1 permanece algo em torno de 33V com uma corrente de 5A. A potência dissipada é superior a 150W, até mais de 160W, visto que VD1-VD4 também precisa ser resfriado. A partir disso fica claro que qualquer fonte de alimentação regulada poderosa deve ser equipada com um sistema de refrigeração muito eficiente.

Um radiador com nervuras/agulhas em convecção natural não resolve o problema: o cálculo mostra que uma superfície de dispersão de 2.000 m2. veja também a espessura do corpo do radiador (a placa da qual se estendem as nervuras ou agulhas) de 16 mm. Conseguir tanto alumínio em um produto moldado como propriedade para um amador foi e continua sendo um sonho em um castelo de cristal. Um cooler de CPU queimado também não é adequado, pois foi projetado para menos energia.

Uma das opções para um mestre doméstico é uma placa de alumínio com espessura igual ou superior a 6 mm e dimensões de 150x250 mm com furos de diâmetro crescente perfurados ao longo dos raios do local de instalação do elemento resfriado em padrão xadrez. Também servirá como parede traseira do gabinete da PSU, como na Fig. 4.

Uma condição indispensável para a eficácia de tal refrigerador é, embora fraco, mas contínuo, o fluxo de ar através da perfuração de fora para dentro. Para fazer isso, um exaustor de baixa potência é instalado no gabinete (de preferência na parte superior). Um computador com diâmetro de 76 mm ou mais é adequado, por exemplo. adicionar. HDD mais frio ou placa de vídeo. Está conectado nos pinos 2 e 8 do DA1, sempre tem 12V.

Observação: na verdade, uma forma radical de superar esse problema é o enrolamento secundário Tr com derivações para 18, 27 e 36V. A tensão primária é comutada dependendo de qual ferramenta está em operação.

E ainda UPS

A fonte de alimentação descrita para a oficina é boa e muito confiável, mas é difícil carregá-la até a saída. É aqui que uma fonte de alimentação de computador será útil: a ferramenta elétrica é insensível à maioria de suas deficiências. Algum refinamento geralmente se resume à instalação de um capacitor eletrolítico de alta capacidade de saída (mais próximo da carga) para a finalidade descrita acima. Existem muitas receitas para converter fontes de alimentação de computadores em ferramentas elétricas (principalmente chaves de fenda, pois não são muito potentes, mas muito úteis) em Runet, um dos métodos é mostrado no vídeo abaixo, para uma ferramenta de 12V.

Vídeo: PSU 12V de um computador

Com ferramentas de 18V é ainda mais fácil: com a mesma potência, consomem menos corrente. Aqui, um dispositivo de ignição (reator) muito mais acessível de uma lâmpada econômica de 40 W ou mais pode ser útil; ele pode ser completamente colocado na caixa da bateria inutilizável, e apenas o cabo com o plugue de alimentação permanecerá do lado de fora. Como fazer uma fonte de alimentação para uma chave de fenda 18V a partir do lastro de uma governanta queimada, veja o vídeo a seguir.

Vídeo: PSU 18V para chave de fenda

alta classe

Mas voltemos ao SNN no EP, as suas possibilidades estão longe de se esgotarem. Na Fig. 5 - Fonte de alimentação potente bipolar com regulação de 0-30 V, adequada para equipamentos de áudio Hi-Fi e outros consumidores exigentes. O ajuste da tensão de saída é feito com um botão (R8), e a simetria dos canais é mantida automaticamente em qualquer valor e qualquer corrente de carga. Um formalista pedante ao ver esse esquema pode ficar cinza diante de seus olhos, mas tal BP tem funcionado corretamente para o autor há cerca de 30 anos.

O principal obstáculo em sua criação foi δr = δu/δi, onde δu e δi são pequenos incrementos instantâneos de tensão e corrente, respectivamente. Para o desenvolvimento e ajuste de equipamentos de última geração, é necessário que δr não ultrapasse 0,05-0,07 Ohm. Simplificando, δr determina a capacidade da PSU de responder instantaneamente a picos no consumo de corrente.

Para SNN no EP, δr é igual ao do ION, ou seja, diodo zener dividido pelo coeficiente de transferência de corrente β RE. Mas para transistores poderosos, β cai drasticamente em uma grande corrente de coletor, e δr de um diodo zener varia de alguns a dezenas de ohms. Aqui, para compensar a queda de tensão no RE e reduzir o desvio de temperatura da tensão de saída, tive que dividir todo o circuito ao meio com diodos: VD8-VD10. Portanto, a tensão de referência do ION é removida através de um EP adicional no VT1, seu β é multiplicado por β RE.

A próxima característica deste projeto é a proteção contra curto-circuito. O mais simples descrito acima não se enquadra de forma alguma no esquema bipolar, portanto o problema de proteção é resolvido de acordo com o princípio “sem recepção contra sucata”: não existe módulo de proteção propriamente dito, mas há redundância nos parâmetros de elementos poderosos - KT825 e KT827 para 25A e KD2997A para 30A. T2 não é capaz de fornecer tal corrente, mas enquanto aquece, FU1 e/ou FU2 terão tempo de queimar.

Observação: não é necessário indicar fusível queimado em lâmpadas incandescentes em miniatura. Acontece que naquela época os LEDs ainda eram bastante escassos e havia vários punhados de SMok no estoque.

Resta proteger o RE das correntes extras de descarga do filtro de ondulação C3, C4 durante um curto-circuito. Para isso, eles são conectados através de resistores limitadores de baixa resistência. Neste caso, podem ocorrer no circuito pulsações com período igual à constante de tempo R(3,4)C(3,4). Eles são evitados por C5, C6 de menor capacidade. Suas correntes extras não são mais perigosas para RE: a carga irá drenar mais rápido do que os cristais do poderoso KT825/827 irão aquecer.

A simetria de saída fornece amplificador operacional DA1. O RE do canal negativo VT2 abre com corrente através de R6. Assim que o menos da saída ultrapassar o positivo no módulo, ele abrirá ligeiramente o VT3, e fechará o VT2 e os valores absolutos das tensões de saída serão iguais. O controle operacional da simetria de saída é realizado por um dispositivo ponteiro com zero no meio da escala P1 (no detalhe - sua aparência), e ajuste, se necessário, - R11.

O último destaque é o filtro de saída C9-C12, L1, L2. Tal sua construção é necessária para absorver possíveis captadores de RF da carga, para não quebrar a cabeça: o protótipo está com bugs ou a fonte de alimentação está “atolada”. Com alguns capacitores eletrolíticos desviados com cerâmica, não há certeza completa aqui, a grande indutância intrínseca dos “eletrólitos” interfere. E as bobinas L1, L2 compartilham o “retorno” da carga ao longo do espectro, e - cada um com o seu.

Esta PSU, ao contrário das anteriores, requer alguns ajustes:

Conecte a carga a 1-2 A a 30V;
R8 é colocado no máximo, na posição mais alta de acordo com o esquema;
Usando um voltímetro de referência (qualquer multímetro digital serve agora) e R11, as tensões do canal são definidas iguais em valor absoluto. Talvez, se o amplificador operacional estiver sem possibilidade de balanceamento, você terá que escolher R10 ou R12;
O Trimmer R14 colocou P1 exatamente em zero.

Sobre o reparo da fonte de alimentação

As fontes de alimentação falham com mais frequência do que outros dispositivos eletrônicos: elas sofrem o primeiro impacto dos surtos de rede, obtêm muitas coisas da carga. Mesmo que você não pretenda fazer sua própria fonte de alimentação, existe um UPS, exceto computador, micro-ondas, máquina de lavar e outros eletrodomésticos. A capacidade de diagnosticar uma fonte de alimentação e o conhecimento dos fundamentos da segurança elétrica permitirão, se não consertar você mesmo o mau funcionamento, então com conhecimento do assunto negociar um preço com os reparadores. Portanto, vamos ver como a PSU é diagnosticada e reparada, principalmente com IIN, pois mais de 80% das falhas são atribuídas a eles.

Saturação e rascunho

Em primeiro lugar, sobre alguns efeitos, sem compreender quais é impossível trabalhar com o UPS. A primeira delas é a saturação dos ferromagnetos. Eles não são capazes de aceitar energias superiores a um determinado valor, dependendo das propriedades do material. No ferro, os amadores raramente encontram saturação, ele pode ser magnetizado até vários T (Tesla, unidade de medida de indução magnética). Ao calcular transformadores de ferro, a indução é considerada 0,7-1,7 T. As ferritas podem suportar apenas 0,15-0,35 T, seu loop de histerese é “retangular” e opera em frequências mais altas, portanto a probabilidade de “saltar para a saturação” é muito maior.

Se o circuito magnético estiver saturado, a indução nele não aumenta mais e o EMF dos enrolamentos secundários desaparece, mesmo que o primário já tenha derretido (lembra da física escolar?). Agora desligue a corrente primária. O campo magnético em materiais magnéticos macios (materiais magnéticos duros são ímãs permanentes) não pode existir estacionário, como uma carga elétrica ou água em um tanque. Ele começará a se dissipar, a indução cairá e um EMF oposto à polaridade original será induzido em todos os enrolamentos. Este efeito é amplamente utilizado no IIN.

Ao contrário da saturação, a corrente contínua em dispositivos semicondutores (simplesmente uma corrente de ar) é definitivamente um fenômeno prejudicial. Surge devido à formação/absorção de cargas espaciais nas regiões p e n; para transistores bipolares - principalmente na base. Os transistores de efeito de campo e os diodos Schottky estão praticamente livres de correntes de ar.

Por exemplo, ao aplicar/retirar tensão ao diodo, até que as cargas sejam coletadas/resolvidas, ele conduz corrente em ambas as direções. É por isso que a perda de tensão nos diodos dos retificadores é superior a 0,7V: no momento da comutação, parte da carga do capacitor do filtro tem tempo de escoar pelo enrolamento. Em um retificador de duplicação paralelo, a tiragem flui através de ambos os diodos ao mesmo tempo.

Uma corrente de ar nos transistores causa um surto de tensão no coletor, o que pode danificar o dispositivo ou, se uma carga estiver conectada, danificá-lo com uma corrente extra de passagem. Mas mesmo sem isso, uma tiragem de transistor aumenta as perdas dinâmicas de energia, como uma de diodo, e reduz a eficiência do dispositivo. Potentes transistores de efeito de campo quase não estão sujeitos a isso, porque. não acumule carga na base na sua ausência e, portanto, troque com muita rapidez e suavidade. “Quase”, porque seus circuitos fonte-porta são protegidos da tensão reversa por diodos Schottky, que são poucos, mas transparentes.

Tipos de NIF

Os UPSs são descendentes de um gerador de bloqueio, pos. 1 na Fig. 6. Quando Uin está ligado, VT1 está entreaberta pela corrente através de Rb, a corrente flui através do enrolamento Wk. Ele não pode crescer instantaneamente até o limite (novamente, lembramos da física escolar), um EMF é induzido na base Wb e no enrolamento de carga Wn. Com Wb, força o desbloqueio do VT1 através do Sat. Segundo Wn, a corrente ainda não flui, não deixa VD1.

Quando o circuito magnético está saturado, as correntes em Wb e Wn param. Então, devido à dissipação (reabsorção) de energia, a indução cai, um EMF de polaridade oposta é induzido nos enrolamentos e a tensão reversa Wb bloqueia (bloqueia) VT1 instantaneamente, evitando superaquecimento e ruptura térmica. Portanto, tal esquema é chamado de gerador de bloqueio ou simplesmente bloqueio. Rk e Sk cortam a interferência de alta frequência, cujo bloqueio fornece mais que suficiente. Agora você pode remover alguma potência útil do Wn, mas apenas através do retificador 1P. Esta fase continua até que o Sb esteja completamente recarregado ou até que a energia magnética armazenada se esgote.

Essa potência, porém, é pequena, até 10W. Se você tentar pegar mais, o VT1 irá queimar com a corrente de ar mais forte antes de bloquear. Como o Tr está saturado, a eficiência do bloqueio não é boa: mais da metade da energia armazenada no circuito magnético voa para aquecer outros mundos. É verdade que, devido à mesma saturação, o bloqueio estabiliza até certo ponto a duração e a amplitude de seus impulsos, e seu esquema é muito simples. Portanto, o TIN baseado em bloqueio é frequentemente usado em carregadores de telefone baratos.

Observação: o valor de Sat determina em grande parte, mas não completamente, como dizem nos livros de referência amadores, o período de repetição do pulso. O valor de sua capacitância deve estar ligado às propriedades e dimensões do circuito magnético e à velocidade do transistor.

O bloqueio de uma só vez deu origem a uma varredura de linha de televisores com tubos de raios catódicos (CRT), e ela é um TIN com diodo amortecedor, pos. 2. Aqui, a CU, com base nos sinais de Wb e do circuito de feedback DSP, abre/fecha à força VT1 antes que Tr esteja saturado. Quando VT1 está bloqueado, a corrente reversa Wk fecha através do mesmo diodo amortecedor VD1. Esta é a fase de trabalho: já mais do que no bloqueio, parte da energia é retirada para a carga. Grande porque na saturação total todo o excesso de energia desaparece, mas aqui isso não é suficiente. Desta forma, é possível remover energia de até várias dezenas de watts. No entanto, como a UC não pode operar até que Tp se aproxime da saturação, o transistor ainda consome muito, as perdas dinâmicas são altas e a eficiência do circuito deixa muito a desejar.

IIN com amortecedor ainda está vivo em TVs e monitores CRT, já que IIN e saída de varredura de linha são combinados neles: um transistor poderoso e Tr são comuns. Isso reduz muito os custos de produção. Mas, francamente, o IIN com amortecedor é fundamentalmente atrofiado: o transistor e o transformador são forçados a funcionar o tempo todo à beira de um acidente. Os engenheiros que conseguiram trazer este circuito a uma confiabilidade aceitável merecem o mais profundo respeito, mas não é altamente recomendável colocar um ferro de solda lá, exceto para artesãos que tenham sido treinados profissionalmente e tenham experiência relevante.

O INN push-pull com um transformador de feedback separado é o mais amplamente utilizado, porque. tem a melhor qualidade e confiabilidade. Porém, em termos de interferência de alta frequência, peca terrivelmente em comparação com fontes de alimentação “analógicas” (com transformadores em ferro e CNN). Atualmente, este esquema existe em muitas modificações; poderosos transistores bipolares nele são quase completamente substituídos por outros especiais controlados em campo. IC, mas o princípio de funcionamento permanece inalterado. É ilustrado pelo esquema original, pos. 3.

O dispositivo limitador (UO) limita a corrente de carga das capacitâncias do filtro de entrada Cfin1(2). Seu grande valor é condição indispensável para o funcionamento do aparelho, pois. em um ciclo de trabalho, uma pequena fração da energia armazenada é retirada deles. Grosso modo, eles desempenham o papel de tanque de água ou reservatório de ar. Ao carregar uma carga "curta", a corrente extra pode exceder 100A por até 100 ms. Rc1 e Rc2 com resistência da ordem de MΩ são necessários para equilibrar a tensão do filtro, porque o menor desequilíbrio de seus ombros é inaceitável.

Quando o Sfvh1 (2) é carregado, o lançador ultrassônico gera um pulso de disparo que abre um dos braços (qual não importa) do inversor VT1 VT2. Uma corrente flui através do enrolamento Wk de um grande transformador de potência Tr2 e a energia magnética de seu núcleo através do enrolamento Wn vai quase completamente para a retificação e para a carga.

Uma pequena parte da energia Tr2, determinada pelo valor de Rolimit, é retirada do enrolamento Wos1 e alimentada no enrolamento Wos2 de um pequeno transformador de realimentação básico Tr1. Satura rapidamente, o ombro aberto fecha e, devido à dissipação em Tr2, o ombro anteriormente fechado se abre, conforme descrito para bloqueio, e o ciclo se repete.

Em essência, um IIN de dois tempos consiste em 2 bloqueios, “empurrando” um ao outro. Como o poderoso Tr2 não está saturado, a tiragem VT1 VT2 é pequena, "afunda" completamente no circuito magnético do Tr2 e eventualmente vai para a carga. Portanto, um IMS de dois tempos pode ser construído para uma potência de até vários kW.

Pior, se ele estiver no modo XX. Então, durante o meio ciclo, Tr2 terá tempo para saturar e a tiragem mais forte queimará VT1 e VT2 ao mesmo tempo. No entanto, agora existem ferritas de potência para indução de até 0,6 T à venda, mas elas são caras e se degradam devido à reversão acidental da magnetização. Ferrites estão sendo desenvolvidas para mais de 1 T, mas para que o IIN atinja confiabilidade de “ferro” são necessários pelo menos 2,5 T.

Técnica de diagnóstico

Ao solucionar problemas em uma fonte de alimentação “analógica”, se ela estiver “estupidamente silenciosa”, eles verificam primeiro os fusíveis, depois a proteção, RE e ION, se tiver transistores. Eles tocam normalmente - avançamos elemento por elemento, conforme descrito abaixo.

No IIN, se “inicia” e “para” imediatamente, verificam primeiro a UO. A corrente nele é limitada por um poderoso resistor de baixa resistência e então desviado por um optotiristor. Se o “rezik” estiver aparentemente queimado, o optoacoplador também será trocado. Outros elementos do UO falham extremamente raramente.

Se o IIN estiver “silencioso, como um peixe no gelo”, os diagnósticos também são iniciados com o UO (talvez o “rezik” esteja completamente queimado). Então - UZ. Em modelos baratos, eles usam transistores no modo de ruptura em avalanche, que está longe de ser muito confiável.

A próxima etapa em qualquer PSU são os eletrólitos. A destruição da caixa e o vazamento de eletrólito não são tão comuns como dizem em Runet, mas a perda de capacidade ocorre com muito mais frequência do que a falha de elementos ativos. Verifique os capacitores eletrolíticos com um multímetro com capacidade para medir a capacitância. Abaixo do valor nominal em 20% ou mais - colocamos o “homem morto” no lodo e colocamos um novo e bom.

Depois, há elementos ativos. Você provavelmente sabe como fazer o anel de diodos e transistores. Mas existem 2 truques aqui. A primeira é que se um diodo Schottky ou um diodo zener for chamado por um testador com bateria de 12V, o dispositivo pode apresentar uma falha, embora o diodo esteja muito bom. É melhor chamar esses componentes de um comparador com bateria de 1,5-3 V.

O segundo são os poderosos trabalhadores de campo. Acima (você notou?) Diz-se que seus I-Z são protegidos por diodos. Portanto, poderosos transistores de efeito de campo parecem soar como bipolares utilizáveis, até mesmo inutilizáveis, se o canal não estiver completamente “queimado” (degradado).

Aqui, a única maneira disponível em casa é substituí-los por outros em bom estado, e ambos ao mesmo tempo. Se um queimado permanecer no circuito, ele puxará imediatamente um novo que possa ser reparado. Os engenheiros eletrônicos brincam que poderosos trabalhadores de campo não podem viver uns sem os outros. Outro prof. piada - "substituindo um casal gay." Isso se deve ao fato de que os transistores dos ombros IIN devem ser estritamente do mesmo tipo.

Finalmente, capacitores de filme e cerâmica. Eles são caracterizados por rupturas internas (localizadas pelo mesmo testador que verificou os “condicionadores de ar”) e vazamentos ou quebras sob tensão. Para “pegá-los”, você precisa montar um shemka simples conforme Fig. 7. A verificação passo a passo dos capacitores elétricos quanto a quebras e vazamentos é realizada da seguinte forma:

Colocamos no testador, sem conectá-lo em lugar nenhum, o menor limite para medir tensão contínua (na maioria das vezes - 0,2V ou 200mV), detectamos e registramos o erro do próprio instrumento;
Ativamos o limite de medição de 20V;
Conectamos um capacitor suspeito aos pontos 3-4, o testador aos 5-6 e aos 1-2 aplicamos uma tensão constante de 24-48 V;
Reduzimos os limites de tensão do multímetro para o menor;
Se em algum testador ele mostrou pelo menos algo diferente de 0000,00 (no mínimo - algo diferente de seu próprio erro), o capacitor testado não está bom.

É aqui que termina a parte metodológica do diagnóstico e começa a parte criativa, onde todas as instruções são o seu próprio conhecimento, experiência e consideração.

Par de impulsos

O artigo UPS é especial, devido à sua complexidade e diversidade de circuitos. Aqui veremos primeiro alguns exemplos de modulação por largura de pulso (PWM), que permite obter a melhor qualidade do UPS. Existem muitos esquemas para PWM em RuNet, mas o PWM não é tão terrível quanto é pintado...

Para projeto de iluminação

Você pode simplesmente acender a faixa de LED a partir de qualquer fonte de alimentação descrita acima, exceto aquela da Fig. 1 definindo a tensão necessária. SNN bem adequado com pos. 1 Fig. 3, são fáceis de fazer 3, para os canais R, G e B. Mas a durabilidade e estabilidade do brilho dos LEDs não dependem da tensão aplicada a eles, mas da corrente que flui através deles. Portanto, uma boa fonte de alimentação para uma faixa de LED deve incluir um estabilizador de corrente de carga; tecnicamente - uma fonte de corrente estável (IST).

Um dos esquemas de estabilização da corrente de uma fita leve, disponível para repetição por amadores, é mostrado na Fig. 8. Foi montado em um temporizador integral 555 (análogo doméstico - K1006VI1). Fornece uma corrente de fita estável de uma fonte de alimentação com tensão de 9-15 V. O valor de uma corrente estável é determinado pela fórmula I = 1 / (2R6); neste caso - 0,7A. Um poderoso transistor VT3 é necessariamente de efeito de campo, ele simplesmente não se formará a partir de uma corrente de ar devido à carga da base do PWM bipolar. O indutor L1 é enrolado em um anel de ferrite 2000NM K20x4x6 com um feixe 5xPE de 0,2 mm. Número de voltas - 50. Diodos VD1, VD2 - qualquer RF de silício (KD104, KD106); VT1 e VT2 - KT3107 ou análogos. Com KT361 etc. a tensão de entrada e as faixas de escurecimento diminuirão.

O circuito funciona assim: primeiro, a capacitância de ajuste de tempo C1 é carregada através do circuito R1VD1 e descarregada através de VD2R3VT2, aberta, ou seja, no modo de saturação, através de R1R5. O temporizador gera uma sequência de pulsos com frequência máxima; mais precisamente - com um ciclo de trabalho mínimo. A chave inercial VT3 gera pulsos poderosos e sua cinta VD3C4C3L1 os suaviza para DC.

Observação: o ciclo de trabalho de uma série de pulsos é a razão entre o período de repetição e a duração do pulso. Se, por exemplo, a duração do pulso for 10 µs e o intervalo entre eles for 100 µs, então o ciclo de trabalho será 11.

A corrente na carga aumenta e a queda de tensão em R6 abre ligeiramente o VT1, ou seja, muda do modo de corte (bloqueio) para o modo ativo (amplificação). Isso cria um circuito de fuga de corrente de base VT2 R2VT1 + Upit e VT2 também entra no modo ativo. A corrente de descarga C1 diminui, o tempo de descarga aumenta, o ciclo de trabalho da série aumenta e o valor médio da corrente cai para a norma especificada por R6. Esta é a essência do PWM. No mínimo atual, ou seja, no ciclo de trabalho máximo, C1 é descarregado através do circuito VD2-R4 - a chave do temporizador interno.

O design original não fornece a capacidade de ajustar rapidamente a corrente e, consequentemente, o brilho do brilho; Não existem potenciômetros de 0,68 ohm. A maneira mais fácil de ajustar o brilho é ativar o intervalo entre R3 e o potenciômetro emissor VT2 R * 3,3-10 kOhm após o ajuste, destacado em marrom. Ao mover seu controle deslizante para baixo no circuito, aumentaremos o tempo de descarga de C4, o ciclo de trabalho e reduziremos a corrente. Outra forma é desviar a transição de base VT2 girando o potenciômetro em cerca de 1 MΩ nos pontos aeb (destacados em vermelho), menos preferível, porque. o ajuste será mais profundo, mas grosseiro e nítido.

Infelizmente, para estabelecer isso, é necessário um osciloscópio, que é útil não apenas para fitas de luz TIC:

O mínimo + Upit é aplicado ao circuito.
Ao selecionar R1 (pulso) e R3 (pausa), um ciclo de trabalho de 2 é alcançado, ou seja, a duração do pulso deve ser igual à duração da pausa. É impossível atribuir um ciclo de trabalho inferior a 2!
Sirva no máximo + Upit.
Ao selecionar R4, o valor nominal da corrente estável é alcançado.

Para carregar

Na Fig. 9 - um diagrama do PWM IS mais simples, adequado para carregar um telefone, smartphone, tablet (um laptop, infelizmente, não funciona) a partir de uma bateria solar caseira, um gerador eólico, uma bateria de motocicleta ou carro, um magneto de uma lanterna “bug” e outras fontes de alimentação aleatórias instáveis de baixa potência. Veja a faixa de tensão de entrada no diagrama, não é um erro. Este ISN é de fato capaz de emitir uma tensão maior que a de entrada. Assim como no anterior, há um efeito de mudança na polaridade da saída em relação à entrada, geralmente este é um recurso proprietário dos circuitos PWM. Esperemos que, depois de ler atentamente o anterior, você mesmo entenda o trabalho deste pequenino.

Ao longo do caminho sobre carregamento e carregamento

Carregar baterias é um processo físico e químico muito complexo e delicado, cuja violação às vezes e dezenas de vezes reduz seus recursos, ou seja, número de ciclos de carga e descarga. O carregador deve, por meio de mudanças muito pequenas na tensão da bateria, calcular quanta energia é recebida e regular a corrente de carga de acordo com uma determinada lei. Portanto, o carregador não é de forma alguma uma fonte de alimentação, e apenas baterias em dispositivos com controlador de carregamento integrado podem ser carregadas em fontes de alimentação comuns: telefones, smartphones, tablets e alguns modelos de câmeras digitais. E o carregamento, que é um carregador, é objeto de uma discussão separada.

Question-remont.ru disse:

Haverá faíscas no retificador, mas provavelmente não há nada com que se preocupar. A questão é o chamado. impedância de saída diferencial da fonte de alimentação. Para baterias alcalinas é da ordem de mOhm (miliohm), para baterias ácidas é ainda menor. Um transe com ponte sem suavização tem décimos e centésimos de ohm, ou seja, aprox. 100 - 10 vezes mais. E a corrente de partida de um motor coletor DC pode ser de 6 a 7 ou até 20 vezes maior do que a de trabalho. O seu, provavelmente, está mais próximo deste último - motores de aceleração rápida são mais compactos e econômicos, e a enorme capacidade de sobrecarga de as baterias permitem que você forneça ao motor a corrente que ele consumirá para acelerar. Um trans com retificador não fornecerá tanta corrente instantânea e o motor acelera mais lentamente do que foi projetado e com grande deslizamento de armadura. A partir disso, de um grande deslizamento, surge uma faísca, que depois é mantida em funcionamento devido à autoindução nos enrolamentos.

O que pode ser aconselhado aqui? Primeiro: observe mais de perto - como ele brilha? Você precisa olhar para o trabalho, sob carga, ou seja, durante a serragem.

Se faíscas dançarem em lugares separados sob os pincéis, está tudo bem. Eu tenho uma broca Konakovo poderosa que brilha muito desde o nascimento, e pelo menos hena. Durante 24 anos troquei os pincéis uma vez, lavei com álcool e poli o coletor - só alguma coisa. Se você conectou uma ferramenta de 18 V à saída de 24 V, algumas faíscas são normais. Desenrole o enrolamento ou extinga o excesso de tensão com algo parecido com um reostato de soldagem (resistor de aprox. 0,2 Ohm para uma potência de dissipação de 200 W) para que o motor tenha a tensão nominal em operação e, muito provavelmente, a faísca desapareça. Se, no entanto, eles conectaram a 12 V, esperando que após a retificação fosse 18, então em vão - a tensão retificada sob carga cai muito. E o motor elétrico coletor, aliás, não se importa se é alimentado por corrente contínua ou alternada.

Especificamente: pegue 3-5 m de fio de aço com diâmetro de 2,5-3 mm. Enrole em espiral com um diâmetro de 100-200 mm para que as voltas não se toquem. Coloque sobre uma almofada dielétrica não inflamável. Desencape as pontas do fio até brilhar e enrole as “orelhas”. É melhor lubrificar imediatamente com graxa de grafite para que não oxidem. Este reostato está incluído na ruptura de um dos fios que conduzem à ferramenta. Nem é preciso dizer que os contatos devem ser aparafusados, bem apertados, com arruelas. Conecte todo o circuito à saída de 24V sem retificação. A faísca desapareceu, mas a potência no eixo também caiu - o reostato precisa ser reduzido, um dos contatos deve ser trocado 1-2 voltas mais próximo do outro. Ainda acende, mas menos - o reostato é muito pequeno, você precisa adicionar voltas. É melhor tornar imediatamente o reostato obviamente grande para não aparafusar seções adicionais. Pior ainda, se o fogo estiver ao longo de toda a linha de contato das escovas com o coletor, ou se houver caudas de faísca atrás delas. Então o retificador precisa de um filtro de suavização em algum lugar, de acordo com seus dados, a partir de 100.000 microfarads. Prazer barato. O “filtro” neste caso será um dispositivo de armazenamento de energia para aceleração do motor. Mas isso pode não ajudar se a potência total do transformador não for suficiente. Eficiência dos motores coletores DC aprox. 0,55-0,65, ou seja o transe é necessário de 800-900 watts. Ou seja, se o filtro estiver instalado, mas ainda acender fogo sob todo o pincel (em ambos, é claro), o transformador não resiste. Sim, se você colocar um filtro, os diodos da ponte também devem estar com corrente de operação tripla, caso contrário, eles podem escapar do pico de corrente de carga quando conectados à rede. E então a ferramenta pode ser iniciada 5 a 10 segundos após ser conectada à rede, para que os “bancos” tenham tempo de “bombear”.

E o pior de tudo, se as caudas das faíscas das escovas atingirem ou quase atingirem a escova oposta. Isso é chamado de fogo redondo. Ele queima muito rapidamente o coletor e fica completamente inutilizável. Pode haver vários motivos para o fogo redondo. No seu caso, o mais provável é que o motor tenha sido ligado em 12 V com retificação. Então, com uma corrente de 30 A, a potência elétrica no circuito é de 360 watts. O deslizamento da âncora é superior a 30 graus por revolução, e este é necessariamente um incêndio contínuo e geral. Também é possível que a armadura do motor seja enrolada com uma onda simples (não dupla). Esses motores elétricos superam melhor as sobrecargas instantâneas, mas sua corrente de partida é a mãe, não se preocupe. Não posso dizer com mais precisão à revelia e não preciso de nada - dificilmente é possível consertar alguma coisa com minhas próprias mãos. Então, provavelmente, será mais barato e fácil encontrar e comprar baterias novas. Mas primeiro, no entanto, tente ligar o motor com uma tensão ligeiramente aumentada através de um reostato (veja acima). Quase sempre, desta forma, é possível derrubar um incêndio contínuo e geral ao custo de uma pequena diminuição (até 10-15%) na potência do eixo.

Todo radioamador que projeta regularmente dispositivos eletrônicos, creio eu, tem uma fonte de alimentação regulada em casa. A coisa é realmente cómoda e útil, sem a qual, depois de experimentá-la em ação, fica difícil de gerir. Na verdade, se precisarmos verificar, por exemplo, um LED, então precisaremos definir com precisão sua tensão de operação, pois se a tensão fornecida ao LED for significativamente excedida, este pode simplesmente queimar. Também com circuitos digitais, ajustamos a tensão de saída do multímetro para 5 volts, ou qualquer outra que precisarmos e vamos em frente.

Muitos rádios amadores novatos montam primeiro uma fonte de alimentação simples e ajustável, sem ajustar a corrente de saída e a proteção contra curto-circuito. Foi assim comigo, há cerca de 5 anos montei uma fonte de alimentação simples com apenas a tensão de saída ajustável de 0,6 a 11 volts. Seu esquema é mostrado na figura abaixo:

Mas há alguns meses decidi atualizar esta fonte de alimentação e complementar seu circuito com um pequeno circuito de proteção contra curto-circuito. Encontrei esse esquema em uma das edições da revista Radio. Após um exame mais detalhado, descobriu-se que o circuito lembra em muitos aspectos o diagrama esquemático da fonte de alimentação acima que montei anteriormente. Em caso de curto-circuito no circuito energizado, o LED de indicação de curto-circuito apaga para indicar isso e a corrente de saída passa a ser de 30 miliamperes. Decidiu-se participar deste esquema para complementar o seu, o que ele fez. O diagrama original da revista Radio, que inclui o add-on, é mostrado na figura abaixo:

A figura a seguir mostra parte deste circuito que precisará ser montada.

O valor de algumas peças, em particular dos resistores R1 e R2, deve ser recalculado para cima. Se alguém ainda tiver dúvidas sobre onde conectar os fios de saída deste circuito, darei a seguinte figura:

Acrescentarei também que no circuito montado, independente de ser o primeiro circuito, ou o circuito da revista Rádio, deve-se colocar um resistor de 1 kΩ na saída, entre mais e menos. No diagrama da revista Radio, este é o resistor R6. Resta então decapar a placa e montar tudo no gabinete da fonte de alimentação. Placas espelhadas no programa Layout de sprint não há necessidade. Desenho de PCB de proteção contra curto-circuito:

Cerca de um mês atrás, me deparei com um circuito para um regulador de corrente de saída que poderia ser usado em conjunto com esta fonte de alimentação. retirado deste site. Então montei esse prefixo em uma caixa separada e decidi conectá-lo conforme necessário para carregar baterias e ações semelhantes, onde o controle da corrente de saída é importante. Apresento um diagrama do decodificador, o transistor kt3107 nele foi substituído pelo kt361.

Mais tarde, porém, surgiu-me a ideia de combinar, por conveniência, tudo isto num só edifício. Abri a caixa da fonte e olhei, não tinha espaço suficiente, o resistor variável não cabia. O circuito regulador de corrente usa um poderoso resistor variável, que possui dimensões bastante grandes. Aqui está o que parece:

Resolvi então simplesmente conectar os dois gabinetes com parafusos, fazendo a ligação entre as placas com fios. Também coloquei a chave seletora em duas posições: saída com corrente ajustável e não regulada. No primeiro caso, a saída da placa principal da fonte de alimentação foi conectada à entrada do regulador de corrente, e a saída do regulador de corrente foi para as pinças no corpo da fonte de alimentação, e no segundo caso, as pinças foram conectadas diretamente na saída da placa principal da fonte de alimentação. Tudo isso foi alternado por uma chave seletora de seis pinos para 2 posições. Apresento um desenho da placa de circuito impresso do regulador de corrente:

No desenho da PCB, R3.1 e R3.3 são os pinos 1 e 3 do resistor variável, contando a partir da esquerda. Se alguém quiser repetir, dou o diagrama de conexão da chave seletora para comutação:

Anexei no arquivo as placas de circuito impresso da fonte de alimentação, circuitos de proteção e circuitos de regulação de corrente. Material preparado por AKV.

Os modernos transistores chaveadores de alta potência têm resistências dreno-fonte no estado ligado muito baixas, o que garante baixa queda de tensão quando altas correntes passam por essa estrutura. Esta circunstância permite o uso de tais transistores em fusíveis eletrônicos.

Por exemplo, o transistor IRL2505 tem uma resistência dreno-fonte, a uma tensão fonte-porta de 10V, de apenas 0,008 ohms. A uma corrente de 10A, a potência P = I² R será liberada no cristal de tal transistor; P = 10 10 0,008 = 0,8W. Isso sugere que em uma determinada corrente o transistor pode ser instalado sem o uso de radiador. Embora eu sempre tente colocar pelo menos pequenos dissipadores de calor. Em muitos casos, isso permite proteger o transistor contra ruptura térmica em situações de emergência. Este transistor é utilizado no circuito de proteção descrito no artigo "". Se necessário, você pode usar elementos de rádio para montagem em superfície e fazer com que o dispositivo pareça um pequeno módulo. O diagrama do dispositivo é mostrado na Figura 1. Foi calculado para correntes de até 4A.

Diagrama de fusíveis eletrônicos

Neste circuito, um transistor de efeito de campo com canal p IRF4905 é utilizado como chave, possuindo resistência de abertura de 0,02 Ohm, com tensão de porta = 10V.

Em princípio, a tensão mínima de alimentação deste circuito também é limitada por este valor. Com uma corrente de drenagem de 10A, serão liberados 2 W de potência, o que implicará a necessidade de instalação de um pequeno dissipador de calor. A tensão máxima porta-fonte deste transistor é de 20V, portanto, para evitar quebra da estrutura porta-fonte, um diodo zener VD1 é introduzido no circuito, que pode ser usado como qualquer diodo zener com tensão de estabilização de 12 volts. Se a tensão na entrada do circuito for inferior a 20V, o diodo zener poderá ser removido do circuito. No caso de instalação de diodo zener, pode ser necessário corrigir o valor do resistor R8. R8 \u003d (Upit - Ust) / Ist; Onde Upit é a tensão na entrada do circuito, Ust é a tensão de estabilização do diodo zener, Ist é a corrente do diodo zener. Por exemplo, Upit = 35V, Ust = 12V, Ist = 0,005A. R8 = (35-12) / 0,005 = 4600 Ohm.

Conversor de corrente-tensão

O resistor R2 é utilizado como sensor de corrente no circuito para reduzir a potência liberada neste resistor, seu valor é escolhido como apenas um centésimo de ohm. Ao utilizar elementos SMD, ele pode ser composto por 10 resistores de 0,1 Ohm, tamanho 1206, com potência de 0,25W. O uso de um sensor de corrente com resistência tão baixa levou ao uso de um amplificador de sinal deste sensor. O amplificador operacional DA1.1 do chip LM358N foi usado como amplificador.

O ganho deste amplificador é igual a (R3 + R4)/R1 = 100. um ampere de corrente de carga é igual a uma tensão de 1V na saída 7 DA1.1. Kus pode ser corrigido com um resistor R3. Com os valores especificados dos resistores R5 e R6, a corrente máxima de proteção pode ser definida dentro de .... Agora vamos contar. R5 + R6 = 1 + 10 = 11kOhm. Vamos encontrar a corrente que flui através deste divisor: I = U / R = 5A / 11000 Ohm = 0,00045A. Assim, a tensão máxima que pode ser ajustada no pino 2 do DA1 será U = I x R = 0,00045A x 10000Ω = 4,5 V. Assim, a corrente máxima de proteção será de aproximadamente 4,5A.

Comparador de tensão

Um comparador de tensão é montado no segundo amplificador operacional, que faz parte deste MS. A tensão de referência regulada pelo resistor R6 do estabilizador DA2 é aplicada à entrada inversora deste comparador. Uma tensão amplificada do sensor de corrente é aplicada à entrada não inversora 3 DA1.2. A carga do comparador é um circuito em série, um LED de acoplador óptico e um resistor de ajuste de extinção R7. O resistor R7 definiu a corrente que passa por este circuito, em cerca de 15 mA.

Operação do circuito

O esquema funciona da seguinte maneira. Por exemplo, com uma corrente de carga de 3A, uma tensão de 0,01 x 3 = 0,03V será liberada no sensor de corrente. A saída do amplificador DA1.1 terá tensão igual a 0,03V x 100 = 3V. Se neste caso na entrada 2 DA1.2 houver uma tensão de referência definida pelo resistor R6 menor que três volts, então na saída do comparador 1 aparecerá uma tensão próxima à tensão de alimentação do amplificador operacional, ou seja, cinco volts. Como resultado, o LED do optoacoplador acenderá. O tiristor do optoacoplador abrirá e desviará a porta do transistor de efeito de campo com sua fonte. O transistor fechará e desligará a carga. Você pode retornar o circuito ao seu estado original com o botão SB1 ou desligando e ligando a PSU novamente.

Potência bom sinal

Quando ligamos, as tensões de saída não atingem imediatamente o valor desejado, mas após cerca de 0,02 segundos, e para evitar o fornecimento de subtensão aos componentes do PC, existe um sinal especial de “energia boa”, também às vezes chamado de “ PWR_OK” ou simplesmente “PG”, que é aplicado quando as tensões nas saídas +12V, +5V e +3,3V atingem a faixa de valores corretos. Para fornecer este sinal, uma linha especial é alocada no conector de alimentação ATX conectado ao (# 8, fio cinza).

Outro consumidor deste sinal é o circuito de proteção contra subtensão (UVP) dentro da PSU, que será discutido mais adiante - se estiver ativo desde o momento em que a PSU é ligada, simplesmente não permitirá que o computador ligue, desligando imediatamente a fonte de alimentação, pois as tensões estarão obviamente abaixo do nominal. Portanto, este circuito é ligado apenas com o sinal Power Good.

Este sinal é fornecido por um circuito de monitoramento ou um controlador PWM (modulação por largura de pulso usada em todas as PSUs de comutação modernas, razão pela qual receberam esse nome, a abreviatura em inglês - PWM, familiar dos coolers modernos - para controlar sua velocidade de rotação fornecida a neles, a corrente é modulada de maneira semelhante.)

Diagrama de sinalização Power Good conforme especificação ATX12V.
VAC - tensão alternada de entrada, PS_ON # - sinal "ligado", que é dado quando o botão liga / desliga da unidade de sistema é pressionado. "O / P" é uma abreviatura de "ponto de operação", ou seja, valor de trabalho. E PWR_OK é o sinal Power Good. T1 é menor que 500ms, T2 é entre 0,1ms e 20ms, T3 é entre 100ms e 500ms, T4 é menor ou igual a 10ms, T5 é maior ou igual a 16ms e T6 é maior ou igual a 1ms.

Proteção contra subtensão e sobretensão (UVP/OVP)

A proteção em ambos os casos é implementada utilizando o mesmo circuito que monitora as tensões de saída +12V, +5V e 3,3V e desliga a PSU se uma delas for maior (OVP - Over Voltage Protection) ou menor (UVP - Under Voltage Protection) de um determinado valor, também chamado de "ponto de gatilho". Esses são os principais tipos de proteção que estão presentes atualmente em praticamente todos, além disso, o padrão ATX12V exige OVP.

Um pequeno problema é que tanto o OVP quanto o UVP são geralmente configurados de forma que os pontos de disparo estejam muito distantes da classificação de tensão e, no caso do OVP, isso é uma correspondência direta com o padrão ATX12V:

Saída	Mínimo	Geralmente	Máximo
+12V	13,4V	15,0V	15,6V
+5V	5,74V	6,3V	7,0V
+3,3V	3,76V	4,2V	4,3V

Aqueles. Você pode fazer uma fonte de alimentação com +12V em 15,6V OVP, ou +5V em 7V, e ela ainda será compatível com o padrão ATX12V.

Isso fornecerá, por exemplo, 15V em vez de 12V por muito tempo sem acionar a proteção, o que pode levar à falha dos componentes do PC.

Por outro lado, o padrão ATX12V estipula claramente que as tensões de saída não devem desviar mais de 5% do valor nominal, mas ao mesmo tempo, o OVP pode ser configurado pelo fabricante da PSU para operar com um desvio de 30% ao longo do Linhas +12V e +3,3V e em 40% - ao longo da linha + 5V.

Os fabricantes escolhem os valores dos pontos de gatilho usando um ou outro chip de monitoramento ou controlador PWM, porque os valores desses pontos são codificados pelas especificações de um microcircuito específico.

Como exemplo, tomemos o popular chip de monitoramento PS223, que é usado em alguns que ainda estão no mercado. Este IC possui os seguintes pontos de gatilho para os modos OVP e UVP:

Saída	Mínimo	Geralmente	Máximo
+12V	13,1V	13,8V	14,5V
+5V	5,7V	6,1V	6,5V
+3,3V	3,7V	3,9 V	4,1V

Saída	Mínimo	Geralmente	Máximo
+12V	8,5V	9,0V	9,5V
+5V	3,3V	3,5V	3,7V
+3,3V	2,0V	2,2V	2,4V

Outros ICs fornecem um conjunto diferente de pontos de gatilho.

E mais uma vez lembramos a que distância dos valores normais de tensão normalmente configurados OVP e UVP. Para que funcionem, a fonte de alimentação deve estar em uma situação muito difícil. Na prática, PSUs baratas que não possuem outros tipos de proteção além de OVP/UVP falham antes que OVP/UVP funcione.

Proteção contra sobrecorrente (OCP)

No caso desta tecnologia (abreviatura em inglês OCP - Over Current Protection), há uma questão que deve ser considerada mais detalhadamente. De acordo com a norma internacional IEC 60950-1, em equipamentos de informática não devem ser transmitidos mais de 240 volts-amperes em qualquer condutor, o que no caso de corrente contínua dá 240 watts. A especificação ATX12V inclui um requisito de proteção contra sobrecorrente em todos os circuitos. No caso do circuito de 12V mais carregado, obtemos a corrente máxima permitida de 20Amps. Naturalmente, tal limitação não permite a fabricação de uma fonte de alimentação com potência superior a 300W e, para contorná-la, o circuito de saída de +12V foi dividido em duas ou mais linhas, cada uma com seu próprio circuito de proteção contra sobrecorrente. Assim, todas as saídas da fonte de alimentação com contatos de +12V são divididas em vários grupos de acordo com o número de linhas, em alguns casos são até codificadas por cores para distribuir adequadamente a carga ao longo das linhas.

No entanto, em muitas fontes de alimentação baratas com duas linhas de +12V declaradas, na prática apenas um circuito de proteção de corrente é usado e todos os fios de +12V internos são conectados a uma saída. Para implementar o funcionamento adequado de tal circuito, a proteção de carga de corrente não funciona em 20A, mas, por exemplo, em 40A, e a limitação máxima de corrente em um fio é alcançada pelo fato de que em um sistema real o + A carga de 12V é sempre distribuída por vários consumidores e mais fios.

Além disso, às vezes você pode descobrir se uma fonte de alimentação específica usa uma proteção de corrente separada para cada linha de +12 V apenas desmontando-a e observando o número e a conexão dos shunts usados para medir a intensidade da corrente (em alguns casos, o número de shunts pode exceder o número de linhas, uma vez que vários shunts podem ser usados para medir a corrente em uma linha).

Vários tipos de shunts para medição de corrente.

Outro ponto interessante é que, diferentemente da proteção contra sobretensão/subtensão, o nível de corrente permitido é regulado pelo fabricante da PSU soldando resistores de uma ou outra classificação nas saídas do microcircuito de controle. E em fontes de alimentação baratas, apesar dos requisitos do padrão ATX12V, essa proteção só pode ser instalada nas linhas + 3,3 V e + 5 V, ou não pode ser instalada.

Proteção contra superaquecimento (OTP)

Como o próprio nome indica (OTP - Over Temperature Protection), a proteção contra superaquecimento desliga a fonte de alimentação se a temperatura dentro de seu gabinete atingir um determinado valor. Nem todas as fontes de alimentação estão equipadas com ele.

Nas fontes de alimentação, você pode ver o termistor conectado ao dissipador de calor (embora em algumas fontes ele possa ser soldado diretamente na placa de circuito). Este termistor está conectado ao circuito de controle de velocidade do ventilador e não é usado para proteção térmica. Em fontes de alimentação equipadas com proteção térmica, normalmente são utilizados dois termistores - um para controlar o ventilador e outro para proteção térmica propriamente dita.

Proteção contra curto-circuito (SCP)

A Proteção contra Curto-Circuito (SCP) é provavelmente a mais antiga dessas tecnologias, porque é muito fácil de implementar com alguns transistores sem usar um chip de monitoramento. Esta proteção está necessariamente presente em qualquer fonte de alimentação e desliga-a em caso de curto-circuito em algum dos circuitos de saída, para evitar um possível incêndio.

A proteção mais simples contra curto-circuito é relevante tanto para rádios amadores experientes quanto para novatos, pois ninguém está imune a erros. Este artigo fornece um esquema simples, mas muito original, que o ajudará a proteger seu dispositivo contra falhas indesejadas. Um fusível com reinicialização automática desenergiza o circuito e os LEDs sinalizam uma emergência de forma rápida, confiável e simples.

Esquema de proteção contra curto-circuito:

O circuito mostrado na Figura nº 1 é uma proteção muito fácil de configurar para uma fonte de alimentação de rádio amador ou qualquer outro circuito.

Figura nº 1 - Circuito de proteção contra curto-circuito.

Operação do circuito de proteção contra curto-circuito:

O esquema é muito simples e direto. Como a corrente flui ao longo do caminho de menor resistência enquanto o fusível FU1 está intacto, a carga de saída Rl é conectada, Figura nº 2, e a corrente flui através dela. Ao mesmo tempo, o LED VD4 fica constantemente aceso (de preferência verde).

Figura nº 2 - O funcionamento do circuito com fusível inteiro

Caso a corrente de carga ultrapasse a corrente máxima permitida para o fusível, ele opera interrompendo (desviando) o circuito de carga (Figura 3). Neste caso, o LED VD3 acende (brilho vermelho) e o VD4 apaga. Ao mesmo tempo, nem a sua carga nem o circuito sofrem (é claro, desde que o fusível queime em tempo hábil).

Figura nº 3 - O fusível disparou

Os diodos VD1, VD5 e um diodo zener VD2 protegem os LEDs de correntes reversas. Os resistores R1, R2 limitam a corrente no circuito de proteção. Para o fusível FU1, recomendo usar um fusível reinicializável. E os valores de todos os elementos do circuito você seleciona dependendo de suas necessidades.